Acquisition of Electron and X-Ray Diffraction Equipment for Oxide Superlattice Research and Education

购置电子和 X 射线衍射设备用于氧化物超晶格研究和教育

基本信息

  • 批准号:
    0315634
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 21万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2003
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2003-09-01 至 2006-08-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

This action provides funds for the acquisition of a high pressure Reflection High-Energy Electron Diffraction (RHEED) system and a four-circle X-ray diffraction system for oxide superlattice research and education. The electron diffraction instrument will be retrofit to an existing pulse laser deposition (PLD) system to allow real-time, in-situ determination of film growth at the single layer, unit cell level. Switching between multiple targets allows oxide superlattice thin films to form with atomically sharp interfaces between layers of different compositions. The X-ray diffraction instrument will be used for ex-situ determination of the crystal structures and distortions of the superlattices, including lattice correspondence, strain misfit, and interlayer atomic mixing. High quality oxide superlattices grown by this system will provide new scientific and technological opportunities. The superlattices can be designed to trigger competing interactions at the interface, induce ionic, electronic and magnetic excitation modes not previously present in the oxide constituents, and engineer stacking-related symmetry breaking to override the symmetry constraint of the constituent crystals. In short, essentially new materials with an artificial, nanoscopic design become possible. These materials are expected to show enhanced field responses and exotic non-linear properties that can be used for electrical, magnetic, and optical applications. A large impact is expected on the materials physics, especially on the fundamental understanding of transition-metal-oxide magnetism, conductivity and ferroelectricity.Our educational program has been successful in mentoring high quality PhDs and postdoctoral researchers while offering training to undergraduates and high school teachers. This effort will be integrated into the research to attract students and to provide them with laboratory and research experience. The acquisition will strengthen the capability to offer atomic-scale fabrication, characterization, and visualization experience, which has proved most exciting, inviting, and educating to young students. Further outreach to industry will be made through ongoing collaborative, synergistic, and exploratory research with a start-up computer memory company.
该行动为购买高压反射高能电子衍射(RHEED)系统和四环X射线衍射系统提供资金,用于氧化物超晶格研究和教育。电子衍射仪器将改造为现有的脉冲激光沉积(PLD)系统,以实现单层、晶胞水平上薄膜生长的实时、原位测定。多个靶材之间的切换使得氧化物超晶格薄膜能够在不同成分的层之间形成原子级清晰的界面。 X射线衍射仪将用于超晶格晶体结构和畸变的异位测定,包括晶格对应、应变失配和层间原子混合。该系统生长的高质量氧化物超晶格将提供新的科技机会。超晶格可以被设计为触发界面处的竞争相互作用,诱导氧化物成分中以前不存在的离子、电子和磁激发模式,并设计与堆叠相关的对称性破缺以覆盖成分晶体的对称性约束。简而言之,具有人工纳米级设计的本质上的新材料成为可能。这些材料有望表现出增强的场响应和奇异的非线性特性,可用于电、磁和光学应用。预计会对材料物理学产生巨大影响,特别是对过渡金属氧化物磁性、电导率和铁电性的基本理解。我们的教育计划成功地指导了高素质的博士和博士后研究人员,同时为本科生和高中教师提供了培训。这项工作将融入研究中,以吸引学生并为他们提供实验室和研究经验。此次收购将增强提供原子级制造、表征和可视化体验的能力,事实证明,这对年轻学生来说是最令人兴奋、最具吸引力和教育意义的。将通过与一家初创计算机内存公司持续的协作、协同和探索性研究来进一步向行业推广。

项目成果

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